DE112016001431T5 - Abgasreinigungsfilter - Google Patents

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Mikio Ishihara
Syusaku Yamamura
Akira Miyashita
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Abstract

Ein Abgasreinigungsfilter (1) weist einen Wabenstrukturkörper (2) und stromaufwärtsseitige Verschlusselemente (3) auf. Eine Mehrzahl von Zellenlöchern (5) ist aus Einlass-Zellenlöchern (51) und Auslass-Zellenlöchern (52) zusammengesetzt. Der Wabenstrukturkörper (2) weist einen Mittelbereich (23) und einen äußeren Randbereich (24) auf. In sowohl dem Mittelbereich (23) als auch in dem äußeren Randbereich (24) ist eine Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (Sc2, So2) der Auslass-Zellenlöcher (52) größer als eine Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (Sc1, So1) der Einlass-Zellenlöcher (51). Die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (Sc1) ist kleiner als die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (So1). Ein erstes Verhältnis (Rc) ist kleiner als ein zweites Verhältnis (Ro). Ein erstes Verhältnis (Rc) ist ein Verhältnis von (Sc1) und (Sc2), das zweite Verhältnis (Ro) ist ein Verhältnis von (So1) zu (So2). In sowohl einer ersten Richtung (X) als auch einer zweiten Richtung (Y) sind die Einlass-Zellenlöcher (51) und die Auslass-Zellenlöcher (52) abwechselnd angeordnet, und die Zellwände (4) in dem Mittelbereich (23) sind hinsichtlich ihrer Dicke größer als die Zellwände (4) in dem äußeren Randbereich (24).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Abgasreinigungsfilter, welche dazu in der Lage sind, Abgas zu reinigen, das von Maschinen mit interner Verbrennung ausgestoßen wird.
  • Stand der Technik
  • Eine Abgasreinigungsvorrichtung ist auf einem Abgasrohr angebracht, das mit einer Maschine mit interner Verbrennung verbunden ist, um so Partikel beziehungsweise Feinstaub (PM) einzufangen und zu sammeln, welche im Abgas enthalten sind, das von der Maschine mit interner Verbrennung ausgestoßen wird. Die Abgasreinigungsvorrichtung ist mit einem Abgasreinigungsfilter ausgestattet, um Feinstaub, welcher im Abgas enthalten ist, einzufangen und zu sammeln. Der Abgasreinigungsfilter ist aus einer Mehrzahl von Zellwänden und einer Mehrzahl von Zellenlöchern zusammengesetzt. Jedes der Zellenlöcher ist ein Kanal, der durch die Zellwände umgeben ist, durch welche Abgas tritt. Bei dem Abgasreinigungsfilter mit der zuvor beschriebenen Struktur ist jedes der ersten Zellenlöcher als Gasströmungskanäle auf einer ersten Endoberfläche des Abgasreinigungsfilters durch ein Verschlusselement verschlossen, und jedes der ersten Zellenlöcher auf einer zweiten Endoberfläche des Abgasreinigungsfilters ist offen, um ein Öffnungsteil auszubilden. Ferner ist jedes der zweiten Zellenlöcher als Gasströmungskanäle auf der ersten Endoberfläche des Abgasreinigungsfilters offen, um ein Öffnungsteil auszubilden, und jedes der zweiten Zellenlöcher ist auf der zweiten Endoberfläche des Abgasreinigungsfilters durch ein Verschlusselement verschlossen. Das Abgas wird durch das Öffnungsteil von jedem der zweiten Zellenlöcher, die auf der ersten Endoberfläche des Abgasreinigungsfilters ausgebildet sind, in das Innere des Abgasreinigungsfilters eingeführt und tritt durch die Zellwände, die zwischen dem ersten Zellenloch und dem zweiten Zellenloch ausgebildet sind, und wird anschließend durch das Öffnungsteil der ersten Zellenlöcher auf der zweiten Endoberfläche des Abgasreinigungsfilters zu der Außenseite des Abgasreinigungsfilters entladen. Diese Struktur der Abgasreinigungsvorrichtung ermöglicht, dass Abgas in die zweiten Zellenlöcher mit dem Öffnungsteil, das an der stromaufwärtigen Seite des Abgases ausgebildet ist, eintritt, und ermöglicht, dass Abgas durch die Zellwände tritt, die zwischen den ersten Zellenlöchern und den zweiten Zellenlöchern angeordnet sind, und ermöglicht, dass das Abgas in die ersten Zellenlöcher eintritt, und ermöglicht schließlich, dass durch das Öffnungsteil von jedem der ersten Zellenlöcher, die an der stromabwärtigen Seite des Abgases auf der zweiten Endoberfläche des Abgasreinigungsfilters ausgebildet sind, zu der Außenseite entladen wird.
  • Der Abgasreinigungsfilter mit der zuvor beschriebenen Struktur weist einen Nachteil von erhöhtem Druckverlust auf. Zusätzlich gibt es ein anderes Problem, bei welchem Abgas mit Asche, die aus einer sehr kleinen Menge von Verunreinigungselementen produziert wird, die im Maschinenöl und im Kraftstoff enthalten sind, zu dem Abgasreinigungsfilter zugeführt werden, und Asche in den Zellen des Abgasreinigungsfilters angesammelt wird. Eine Ansammlung von Asche verursacht das Phänomen, dass der Druckverlust des Abgasreinigungsfilters zunimmt. Um ein derartiges herkömmliches Problem zu vermeiden, offenbart das Patentdokument 1 einen Abgasreinigungsfilter mit einer Struktur, bei welcher Verschlusselemente nur auf der Endoberfläche des Abgasreinigungsfilters an der stromaufwärtigen Seite des Abgases angeordnet sind.
  • Entgegenhaltungsliste
    • Patentdokument 1: Internationale PCT-Veröffentlichung Nr. WO-2012/046484 .
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Wenn Abgas allerdings mit hoher Geschwindigkeit durch den Abgasreinigungsfilter tritt, der eine Struktur aufweist, bei welcher Verschlusselemente nur auf der Endoberfläche des Abgasreinigungsfilters an der stromaufwärtigen Seite des Abgases angeordnet sind, ist es, da eine gewisse Menge von Abgas durch den Abgasreinigungsfilter tritt, ohne die Zellwände zu durchdringen und durch diese durchzutreten, notwendig, dieses Phänomen zu vermeiden. Um dieses herkömmliche Problem zu lösen, ergreift die herkömmliche Technik eine Gegenmaßnahme, eine Gesamtlänge eines Basiselements (oder eines Wabenstrukturkörpers) des Abgasreinigungsfilters zu erhöhen, oder eine Gegenmaßnahme, zwei Basiselemente zu kombinieren, d. h. nicht weniger als zwei Abgasreinigungsfilter in Reihe anzuordnen. Diese herkömmlichen Gegenmaßnahmen machen es möglich zu unterbinden, dass die Sammelrate von Feinstaub, welcher im Abgas enthalten ist, sich verringert, aber führen ein anderes Problem ein, dass eine Gesamtgröße des Abgasreinigungsfilter zunimmt.
  • Wie zuvor beschrieben, ist es allgemein schwierig, gleichzeitig die beiden herkömmlichen Probleme zu lösen, um so den Druckverlust zu verringern und die Sammelrate von Feinstaub in einem derartigen Abgasreinigungsfilter mit einer einheitlichen zellenförmigen Struktur zu erhöhen. Die gleichen Probleme werden bei den folgenden zwei Arten von herkömmlichen Zellenstrukturen auftreten. Bei einer Zellenstruktur sind gewisse bzw. einige Zellen nur an der stromaufwärtigen Seite durch Verschlusselemente verschlossen. Bei einer anderen Zellenstruktur sind gewisse bzw. einige Zellen an der stromaufwärtigen Seite durch Verschlusselemente verschlossen und die restlichen Zellen an der stromabwärtigen Seite sind durch Verschlusselemente verschlossen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorhergehenden Umstände gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgasreinigungsfilter vorzusehen, der eine kleine Größe aufweist und dazu in der Lage ist, beim Sammeln von Feinstaub, welcher im Abgas enthalten ist, und einer Aschekomponente, die von einer Maschine mit interner Verbrennung ausgestoßen wird, eine Sammelrate zu erhöhen, und der dazu in der Lage ist, einen Druckverlust des Abgasreinigungsfilters zu verringern.
  • Lösung zum Problem
  • In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Abgasreinigungsfilter (1) zum Einfangen und Sammeln von Feinstaub, welcher im Abgas enthalten ist, vorgesehen. Der Abgasreinigungsfilter (1) weist einen Wabenstrukturkörper (2) und stromaufwärtsseitige Verschlusselemente (3) auf. Die stromaufwärtsseitigen Verschlusselemente (3) sind in einer axialen Richtung (Z) des Wabenstrukturkörpers (2) angeordnet. Gewisse bzw. einige einer Mehrzahl von Zellenlöchern (5) sind als Gasströmungskanäle auf einer stromaufwärtsseitigen Endoberfläche (21) des Wabenstrukturkörpers durch die stromaufwärtsseitigen Verschlusselemente (3) verschlossen. Der Wabenstrukturkörper (2) weist eine Mehrzahl von Zellwänden (4) und die Mehrzahl von Zellenlöchern (5) auf. Die Mehrzahl von Zellenlöchern (5) ist durch die Mehrzahl von Zellwänden (4) umgeben. Die Mehrzahl von Zellenlöchern (5) weist Einlass-Zellenlöcher (51) und Auslass-Zellenlöcher (52) auf. Die Einlass-Zellenlöcher (51) auf der stromaufwärtsseitigen Endoberfläche (21) des Wabenstrukturkörpers sind offen. Die Auslass-Zellenlöcher (52) auf der stromaufwärtsseitigen Endoberfläche (21) des Wabenstrukturkörpers sind durch die stromaufwärtsseitigen Verschlusselemente (3) verschlossen. Die Auslass-Zellenlöcher (52) auf der stromabwärtsseitigen Endoberfläche (22) des Wabenstrukturkörpers sind offen. Der Wabenstrukturkörper (2) weist einen Mittelbereich (23) und einen äußeren Randbereich (24) auf. Der Mittelbereich (23) beinhaltet eine Mittelachse des Wabenstrukturkörpers (2). Der äußere Randbereich (24) ist an der äußeren Randseite des Mittelbereichs (23) angeordnet. In sowohl dem Mittelbereich (23) als auch dem äußeren Randbereich (24) ist eine Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (Sc2, So2) der Auslass-Zellenlöcher (52) größer als eine Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (Sc1, So1) der Einlass-Zellenlöcher (51). Die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (Sc1) der Einlass-Zellenlöcher (51) in dem Mittelbereich (23) ist kleiner als die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (So1) der Einlass-Zellenlöcher (51) in dem äußeren Randbereich (24). Ein erstes Verhältnis Rc in dem Mittelbereich (23) ist kleiner als ein zweites Verhältnis Ro in dem äußeren Randbereich (24). Das erste Verhältnis Rc ist ein Verhältnis der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (Sc1) der Einlass-Zellenlöcher (51) zu der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (Sc2) der Auslass-Zellenlöcher (52) in dem Mittelbereich (23). Das zweite Verhältnis Ro ist ein Verhältnis der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (So1) der Einlass-Zellenlöcher (51) zu der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (So2) der Auslass-Zellenlöcher (52) in dem äußeren Randbereich (24). Wenn diese entlang der axialen Richtung (Z) des Wabenstrukturkörpers (2) betrachtet werden, dann ist die Mehrzahl von Zellenlöchern (5) in einer ersten Richtung (X) und einer zweiten Richtung (Y), welche senkrecht zueinander verlaufen, in dem Mittelbereich (23) und in dem äußeren Randbereich (24) angeordnet. Die Einlass-Zellenlöcher (51) und die Auslass-Zellenlöcher (52) sind abwechselnd in der ersten Richtung (X) und in der zweiten Richtung (Y) angeordnet. Eine Dicke der Mehrzahl von Zellwänden (4) in dem Mittelbereich (23) ist dicker als eine Dicke der Mehrzahl von Zellwänden (4) in dem äußeren Randbereich (24).
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Der Abgasreinigungsfilter gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Einlass-Zellenlöcher und die Auslass-Zellenlöcher auf. Abgas wird ausgehend von der stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters in das Innere der Einlass-Zellenlöcher eingeführt. Ein gewisse Menge von Abgas, das in die Einlass-Zellenlöcher eingeführt wird, tritt durch die Zellwände, die zwischen den Einlass-Zellenlöchern und den Auslass-Zellenlöchern ausgebildet sind, und tritt aufgrund einer Druckdifferenz zwischen einem Druck des Inneren der Einlass-Zellenlöcher und einem Druck des Inneren der Auslass-Zellenlöcher in das Innere der Auslass-Zellenlöcher ein. Wenn das Abgas durch die Zellwände tritt, wird Feinstaub, welcher in dem Abgas enthalten ist, durch die Zellwände eingefangen und gesammelt.
  • Allgemein besteht eine Tendenz, bei welcher eine Strömungsgeschwindigkeit von Abgas nahe der Mittelachse auf der stromaufwärtsseitigen Endoberfläche des Wabenstrukturkörpers hoch wird, wenn das Abgas ausgehend von der stromaufwärtsseitigen Endoberfläche des Abgasreinigungsfilters, der in einer Abgaspassage angeordnet ist, in den Wabenstrukturkörper hinein eingeführt wird. Aus diesem Grund wird ein Druckverlust in den Zellenlöchern, die an der äußeren Randseite der Mittelachse auf der stromaufwärtsseitigen Endoberfläche des Wabenstrukturkörpers ausgebildet sind, groß und dieser verringert eine Sammelrate beim Sammeln von Feinstaub. Andererseits ist es schwierig, einen Druckverlust in den Zellenlöchern, die von der Mittelachse des Wabenstrukturkörpers entfernt angeordnet sind, zu erhöhen, da eine Strömungsgeschwindigkeit von Abgas relativ niedrig ist.
  • Der Abgasreinigungsfilter gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine verbesserte Struktur auf, bei welcher eine Gasströmungskanal-Querschnittsfläche der Einlass-Zellenlöcher in dem Mittelbereich an der stromaufwärtsseitigen Endoberfläche des Wabenstrukturkörpers kleiner ist als eine Gasströmungskanal-Querschnittsfläche der Einlass-Zellenlöcher in dem äußeren Randbereich an der stromaufwärtsseitigen Endoberfläche des Wabenstrukturkörpers. Verglichen mit einer Struktur der Zellenlöcher, die in einem Abgasreinigungsfilter eine einheitliche Gasströmungskanal-Querschnittsfläche aufweist, ist es möglich, die Strömung von Abgas in den äußeren Randbereich zu fördern. Diese Struktur des Wabenstrukturkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung macht es möglich zu unterbinden, dass ein Druckverlust in dem Mittelbereich zunimmt, und einen Effekt der Zunahme der Sammelrate von Feinstaub (PM) vorzusehen.
  • Ferner ist es, da diese Struktur es möglich macht, eine angemessene Menge von Abgas in den äußeren Randbereich des Abgasreinigungsfilters hinein vorzusehen, möglich, die Zellwände in dem äußeren Randbereich mit hoher Effizienz zu verwenden und einen gesamten Filterbereich zu erhöhen, der dazu in der Lage ist, Abgas in dem Abgasreinigungsfilter zu reinigen. Im Ergebnis macht diese verbesserte Struktur es möglich, eine Gesamtgröße des Wabenstrukturkörpers zu verringern, während diese die angemessene Sammelrate beibehält.
  • Des Weiteren ist es, da das erste Verhältnis in dem Mittelbereich kleiner ist als das zweite Verhältnis in dem äußeren Randbereich, möglich, mit hoher Effizienz eine Variation der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in dem Mittelbereich und in dem äußeren Randbereich zu unterbinden. Diese Struktur macht es möglich, die Gesamtgröße des Abgasreinigungsfilters zu verringern, während eine Abgasströmung zur Außenseite des Abgasreinigungsfilters entladen wird, ohne durch die Zellwände durchzutreten.
  • Des Weiteren ist, wenn diese entlang der axialen Richtung Z des Wabenstrukturkörpers betrachtet werden, die Mehrzahl von Zellenlöchern in der ersten Richtung X und in der zweiten Richtung Y, welche senkrecht zueinander verlaufen, in dem Mittelbereich und in dem äußeren Randbereich angeordnet. Die Einlass-Zellenlöcher und die Auslass-Zellenlöcher sind abwechselnd in der ersten Richtung X und in der zweiten Richtung Y angeordnet. Ferner ist eine Dicke der Mehrzahl von Zellwänden in dem Mittelbereich dicker als eine Dicke der Mehrzahl von Zellwänden in dem äußeren Randbereich. Diese verbesserte Struktur des Wabenstrukturkörpers macht es möglich zu verhindern, dass in dem Mittelbereich und in dem äußeren Randbereich in dem Wabenstrukturkörper eine große Variation der Zellenloch-Anordnung erzeugt wird. Diese verbesserte Struktur macht es möglich, zusätzlich zum Ausbilden der Zellwände die Ausbildung von Grenzzellwänden an einem Grenzteil zwischen dem Mittelbereich und dem äußeren Randbereich zu vermeiden. Im Ergebnis ist es möglich, den Abgasreinigungsfilter bei niedrigen Herstellungskosten in einfacher Weise auszubilden. Überdies macht diese Struktur es möglich, die Konzentration der Beanspruchung beziehungsweise Belastung hin zu dem Grenzteil zwischen dem Mittelbereich und dem äußeren Randbereich zu unterbinden und den Abgasreinigungsfilter mit überlegener Haltbarkeit vorzusehen.
  • Wie zuvor beschrieben, macht die vorliegende Erfindung es möglich, den Abgasreinigungsfilter mit einer verringerten Größe vorzusehen, während diese das Sammelverhältnis von Feinstaub erhöht. Die Bezugsziffern und -zeichen in Klammern, die in dem Abschnitt Ansprüche und dem Abschnitt „Lösung zum Problem“ beschrieben werden, zeigen die Entsprechungsbeziehung zu konkreten Komponenten und Mitteln, die bei den Ausführungsformen verwendet werden, welche beschrieben werden. Allerdings beschränkt diese Entsprechungsbeziehung nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigt/es zeigen:
  • 1 eine Perspektivansicht, welche einen Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 eine Ansicht, welche einen Querschnitt zeigt, der parallel zu einer axialen Richtung des Abgasreinigungsfilters gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verläuft.
  • 3 eine Draufsicht, welche den Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn dieser aus der axialen Richtung des Abgasreinigungsfilters betrachtet wird.
  • 4 eine Ansicht, welche eine Anordnung von Einlass-Zellenlöchern und Auslass-Zellenlöchern in dem Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • 5 eine Ansicht, welche eine Anordnung der Einlass-Zellenlöcher und der Auslass-Zellenlöcher in dem Mittelbereich des Abgasreinigungsfilters gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • 6 eine Ansicht, welche eine Anordnung der Einlass-Zellenlöcher und der Auslass-Zellenlöcher in dem äußeren Randbereich des Abgasreinigungsfilters gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • 7 eine Ansicht, welche eine Anordnung der Einlass-Zellenlöcher mit einer achteckigen Form und der Auslass-Zellenlöcher mit einer achteckigen Form des Abgasreinigungsfilters gemäß einer Modifikation der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • 8 eine Ansicht, welche eine Anordnung der Einlass-Zellenlöcher mit einer Kreisform und der Auslass-Zellenlöcher mit einer Kreisform des Abgasreinigungsfilters gemäß eines Vergleichsbeispiels erläutert.
  • 9 eine Ansicht, welche eine Anordnung der Einlass-Zellenlöcher mit einer rechteckigen Form und der Auslass-Zellenlöcher mit einer rechteckigen Form des Abgasreinigungsfilters gemäß eines anderen Vergleichsbeispiels erläutert.
  • 10 eine Draufsicht, welche den Abgasreinigungsfilter, der eine Grenzlinie mit einer quadratischen Form aufweist, zeigt, wenn dieser aus der axialen Richtung des Abgasreinigungsfilters gemäß einer Modifikation der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrachtet wird.
  • 11 eine Ansicht, welche einen Querschnitt zeigt, welcher eine Anordnung des Abgasreinigungsfilters gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, die an einem Abgasrohr angebracht ist.
  • 12 eine Ansicht, welche einen Querschnitt zeigt, der parallel zu der axialen Richtung des Abgasreinigungsfilters gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verläuft.
  • 13 eine Perspektivansicht, welche den Abgasreinigungsfilter gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn dieser ausgehend von der stromabwärtsseitigen Endoberfläche des Abgasreinigungsfilters betrachtet wird.
  • 14 eine Draufsicht, welche den Abgasreinigungsfilter gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn dieser ausgehend von der stromabwärtsseitigen Endoberfläche des Abgasreinigungsfilters betrachtet wird.
  • 15 einen Graphen, welcher die Messergebnisse eines Druckverlusts und eine Sammelrate von Abgasreinigungsfiltern bei einem ersten Versuch gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 16 einen Graphen, welcher die Messergebnisse eines Druckverlusts und eine Sammelrate von Abgasreinigungsfiltern bei einem zweiten Versuch gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Es ist annehmbar, dass der Abgasreinigungsfilter gemäß der vorliegenden Erfindung eine Struktur aufweist, bei welcher gewisse bzw. einige der stromabwärtsseitigen Endoberflächen des Wabenstrukturkörpers unter Verwendung der stromabwärtsseitigen Verschlusselemente verschlossen sind. Es ist annehmbar, dass der Abgasreinigungsfilter gemäß der vorliegenden Erfindung eine Struktur aufweist, bei welcher die stromabwärtsseitigen Endoberflächen der Einlass-Zellenlöcher unter Verwendung der stromabwärtsseitigen Verschlusselemente verschlossen sind. Das heißt, dass die stromaufwärtsseitigen Endoberflächen der Einlass-Zellenlöcher offen sind und die stromabwärtsseitigen Endoberflächen der Einlass-Zellenlöcher unter Verwendung der stromabwärtsseitigen Verschlusselemente verschlossen sind. Es ist ebenfalls annehmbar, dass der Abgasreinigungsfilter gemäß der vorliegenden Erfindung eine Struktur aufweist, bei welcher sowohl die stromaufwärtsseitigen Endoberflächen als auch die stromabwärtsseitigen Endoberflächen der Einlass-Zellenlöcher offen sind.
  • Erste beispielhafte Ausführungsform
  • Eine Beschreibung des Abgasreinigungsfilters gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 angegeben werden. Der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform ist dazu in der Lage, Feinstaub einzufangen und zu sammeln, welcher im Abgas enthalten ist. Wie in 1 gezeigt wird, weist der Abgasreinigungsfilter 1 einen Wabenstrukturkörper 2 und stromaufwärtsseitige Verschlusselemente 3 auf, mit welchen gewisse bzw. einige Teile auf der stromaufwärtsseitigen Endoberfläche 21 des Wabenstrukturkörpers 2 teilweise verschlossen sind.
  • Wie in den 2 bis 6 gezeigt wird, weist der Wabenstrukturkörper 2 eine Mehrzahl von Zellwänden 4 und eine Mehrzahl von Zellenlöchern 5 auf. Jedes der Mehrzahl von Zellenlöchern 5 ist durch die Zellwände 4 umgeben. Die Mehrzahl von Zellenlöchern 5 weist Einlass-Zellenlöcher 51 und Auslass-Zellenlöcher 52 auf. Jedes der Einlass-Zellenlöcher 51 auf einer stromaufwärtsseitigen Endoberfläche 21 des Wabenstrukturkörpers 2 ist offen. Jedes der Auslass-Zellenlöcher 52 auf einer stromabwärtsseitigen Endoberfläche 22 des Wabenstrukturkörpers 2 ist offen.
  • Der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform weist eine verschlossene Struktur der Endoberfläche auf, bei welcher gewisse bzw. einige Teile auf der stromaufwärtsseitigen Endoberfläche 21 des Wabenstrukturkörpers 2 durch die stromaufwärtsseitigen Verschlusselemente 3 verschlossen sind. Aus diesem Grund sind bei der Struktur des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform alle offenen Zellenlöcher entlang der axialen Richtung Z des Wabenstrukturkörpers 2 als Durchgangslöcher ausgebildet und alle Auslass-Zellenlöcher 52 sind durch die stromaufwärtsseitigen Verschlusselemente auf der stromaufwärtsseitigen Endoberfläche 21 des Wabenstrukturkörpers 2 verschlossen.
  • Wie in den 3 und 4 gezeigt wird, weist der Wabenstrukturkörper 2 einen Mittelbereich 23 und einen äußeren Randbereich 24 auf. Der Mittelbereich 23 enthält die Mittelachse des Wabenstrukturkörpers 2. Der äußere Randbereich 24 ist an der äußeren Randseite des Mittelbereichs 23 angeordnet. Wie in den 4 bis 6 gezeigt wird, weist der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform sowohl in dem Mittelbereich 23 als auch in dem äußeren Randbereich 24 die Struktur auf, bei welcher sowohl in dem Mittelbereich 23 als auch in dem äußeren Randbereich 24 eine Gasströmungskanal-Querschnittsfläche Sc2 (mm2), So2 (mm2) der Auslass-Zellenlöcher 52 größer ist als eine Gasströmungskanal-Querschnittsfläche Sc1 (mm2), So1 (mm2) der Einlass-Zellenlöcher 51. Das heißt, diese Struktur erfüllt eine Beziehung von Sc1 < Sc2 und So1 < So2. Ferner ist die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche Sc1 der Einlass-Zellenlöcher 51 in dem Mittelbereich 23 kleiner als die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche So1 der Einlass-Zellenlöcher 51 in dem äußeren Randbereich 24. Diese Gasströmungskanal-Querschnittsfläche Sc1, Sc2, So1 und So2 entspricht einer Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (mm2) von jedem der Zellenlöcher 5.
  • Es ist möglich, den Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform auf Maschinen mit interner Verbrennung für verschiedene Arten von Fahrzeugen anzuwenden, um so zum Beispiel Abgas zu reinigen, das in Dieselmaschinen und Benzinmaschinen erzeugt und von diesen ausgestoßen wird. Wie in 1 gezeigt wird, weist der Abgasreinigungsfilter 1 eine zylindrische Form auf. Das Innere des Wabenstrukturkörpers 2, welcher den Abgasreinigungsfilter 1 ausbildet, ist durch eine Mehrzahl von Zellwänden 4, die entlang der axialen Richtung Z des Abgasreinigungsfilters 1 ausgebildet sind, unterteilt. Die Zellwände 4 sind aus einem Keramikwerkstoff mit einer porösen Struktur hergestellt, wie beispielsweise Kordierit. In den Zellwänden 4, die zwischen benachbarten Zellenlöchern 5 angeordnet sind, sind (nicht näher dargestellte) Poren ausgebildet, durch welche Abgas durchtritt.
  • Wie in den 1 und 2 gezeigt wird, sind die stromaufwärtsseitigen Verschlusselemente 3 an gewissen bzw. einigen Teilen auf der stromaufwärtsseitigen Endoberfläche 21 des Wabenstrukturkörpers 2 ausgebildet. Die stromaufwärtsseitige Endoberfläche 21 ist der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung gegenüberliegend angeordnet, wenn der Abgasreinigungsfilter 1 auf einem Abgassystem einer Maschine mit interner Verbrennung angebracht ist. Das heißt, dass die Auslass-Zellenlöcher 52 durch die stromaufwärtsseitigen Verschlusselemente 3 auf der stromaufwärtsseitigen Endoberfläche 21 des Wabenstrukturkörpers 2 verschlossen sind.
  • Andererseits ist kein stromaufwärtsseitiges Verschlusselement 3 auf der stromabwärtsseitigen Endoberfläche 22 des Wabenstrukturkörpers 2 ausgebildet, d. h. die Auslass-Zellenlöcher 52 an der stromabwärtigen Seite des Wabenstrukturkörpers 2 sind offen. Die Einlass-Zellenlöcher 51 an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Wabenstrukturkörpers 2 durchdringen, d. h. diese sind in der axialen Richtung Z des Wabenstrukturkörpers 2 offen. Wie in 3 gezeigt wird, weisen die Zellenlöcher, welche gegenüberliegend zu einer äußeren Randsektion 20 des Wabenstrukturkörpers 2 angeordnet sind, d. h. mit dieser in Kontakt stehen, eine Form und eine Gasströmungskanal-Querschnittsfläche auf, welche sich von denen der Einlasszellen und der Auslasszellen unterscheiden. Bei der folgenden Erläuterung unterscheiden sich die Einlass-Zellenlöcher 51 und die Auslass-Zellenlöcher 52 von den Zellenlöchern, welche gegenüberliegend zu der äußeren Randsektion 20 angeordnet sind, d. h. mit dieser in Kontakt stehen. Mit anderen Worten stehen die Einlass-Zellenlöcher 51 und die Auslass-Zellenlöcher 52 nicht mit der äußeren Randsektion 20 in Kontakt.
  • Wie in den 3 bis 6 gezeigt wird, weisen, wenn diese entlang der axialen Richtung Z des Wabenstrukturkörpers 2 betrachtet werden, die Auslass-Zellenlöcher 52 eine achteckige Form und die Einlass-Zellenlöcher 51 eine rechteckige Form auf. Insbesondere weisen die Einlass-Zellenlöcher 51 bei dem Wabenstrukturkörper 2 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform eine quadratische Form und die Auslass-Zellenlöcher 52 eine achteckige Form mit einer vierfachen Drehsymmetrie auf. Eine jede Ecke jedes der Zellenlöcher 5 in einem konkreten Wabenstrukturkörper 2 weist eine gekrümmte Form oder eine spitz zulaufende Form auf. Bei der folgenden Erläuterung weisen eine derartige rechteckige Form jedes Einlass-Zellenlochs und eine derartige achteckige Form jedes Auslass-Zellenlochs, die zuvor beschrieben wurden, gekrümmte Ecken oder spitz zulaufende Ecken auf. Entsprechend sind eine derartige rechteckige Form (oder eine quadratische Form) und eine achteckige Form jedes der Zellenlöcher 5 schematische Formen jedes der Zellenlöcher 5.
  • Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist nicht durch die Form-Kombination der Einlass-Zellenlöcher 51 und der Auslass-Zellenlöcher 52 mit einer rechteckigen Form und einer achteckigen Form beschränkt, die zuvor beschrieben wurden. Zum Beispiel ist es, wie in 7 gezeigt wird, annehmbar, dass sowohl die Einlass-Zellenlöcher 51 als auch die Auslass-Zellenlöcher 52 eine achteckige Form aufweisen. Ferner ist es ebenfalls annehmbar, dass sowohl die Einlass-Zellenlöcher 51 als auch die Auslass-Zellenlöcher 52 eine Kreisform aufweisen, wie in 8 gezeigt wird.
  • Ein Vergleichsbeispiel, das in 9 gezeigt wird, weist die Einlass-Zellenlöcher 51 und die Auslass-Zellenlöcher 52 auf. Sowohl die Einlass-Zellenlöcher 51 als auch die Auslass-Zellenlöcher 52 weisen eine quadratische Form auf. Allerdings sieht diese Struktur der Einlass-Zellenlöcher 51 und der Auslass-Zellenlöcher 52 eine dünne Zellwand 4 vor, die hin zu einer diagonalen Linie jedes der Ausgangs-Zellenlöcher 52 angeordnet ist. Diese Struktur verringert eine Stärke des Wabenstrukturkörpers, weil diese derart dünne Zellwände 4 aufweist. Andererseits ist es dann, wenn eine Dicke der Zellwände 4, die hin zu der diagonalen Linie jedes der Auslass-Zellenlöcher 52 ausgebildet sind, hinsichtlich der Struktur zunimmt, bei welcher die Einlass-Zellenlöcher 51 und die Auslass-Zellenlöcher 52 eine quadratische Form aufweisen, notwendig, auch eine Dicke der übrigen Zellwände zu erhöhen. Dies erhöht den Gesamtdruckverlust des Wabenstrukturkörpers. Aus diesem Grund ist es vorzuziehen, dass die Einlass-Zellenlöcher 51 und die Auslass-Zellenlöcher 52 eine Kombination aus einer rechteckigen Form und einer achteckigen Form aufweisen, wie in den 5 und 6 gezeigt wird. Es ist ebenfalls vorzuziehen, dass die Einlass-Zellenlöcher 51 und die Auslass-Zellenlöcher 52 nur eine achteckige Form aufweisen, wie in 7 gezeigt wird. Aus der Sicht des Aufrechterhaltens eines Filterbereich-Abgases ist es vorzuziehen, dass die Einlass-Zellenlöcher 51 und die Auslass-Zellenlöcher 52 eine Kombination aus einer quadratischen Form und einer achteckigen Form aufweisen, die in den 5 und 6 gezeigt wird, oder nur eine achteckige Form aufweisen, die in 7 gezeigt wird, anstatt eine Kreisform aufzuweisen.
  • Wie in den 3 und 4 gezeigt wird, sind dann, wenn der Wabenstrukturkörper 2 entlang der axialen Richtung Z betrachtet wird, die Mehrzahl von Zellenlöchern 5 in dem Mittelbereich 23 und in dem äußeren Randbereich 24 in zwei Richtungen ausgerichtet, d. h. in der ersten Richtung X und in der zweiten Richtung Y, welche sich kreuzen und senkrecht zueinander verlaufen. Die Einlass-Zellenlöcher 51 und die Auslass-Zellenlöcher 52 sind in der ersten Richtung X und in der zweiten Richtung Y abwechselnd angeordnet. Eine Dicke der Zellwand 4 in dem Mittelbereich 23 ist dicker als eine Dicke der Zellwand 4 in dem äußeren Randbereich 24.
  • Bei dem Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform verläuft die erste Richtung X senkrecht zu der zweiten Richtung Y. Die Einlass-Zellenlöcher 51 und die Auslass-Zellenlöcher 52 sind in einem schachbrettartigen Muster angeordnet. Dieses schachbrettartige Muster ist kontinuierlich in der Gesamtfläche des Wabenstrukturkörpers 2 ausgebildet, wobei die Gesamtfläche den Mittelbereich 23 und den äußeren Randbereich 24 enthält.
  • Der Wabenstrukturkörper 2 weist den Mittelbereich 23 und den äußeren Randbereich 24 auf, welche einen konstanten Zellenabstand aufweisen. Das heißt, in der ersten Richtung X und in der zweiten Richtung Y weist der Zellenabstand als ein Anordnungsabstand der Zellenlöcher 5 in dem Mittelbereich 23 und in dem äußeren Randbereich 24 einen konstanten Wert auf. Entsprechend werden die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche Sc1 und die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche Sc2 der Einlass-Zellenlöcher 51 in dem Mittelbereich 23 und in dem äußeren Randbereich 24 aufgrund der Variation einer Dicke jeder Zellwand 4 verändert.
  • Insbesondere ist es vorzuziehen, dass die Zellenlöcher 5 sowohl in dem Mittelbereich 23 als auch in dem äußeren Randbereich 24 einen Zellenabstand innerhalb eines Bereichs von 1,14 mm bis 2,54 mm aufweisen. Diese Struktur ermöglicht es zu unterbinden, dass der Druckverlust des Wabenstrukturkörpers 2 zunimmt. Andererseits ist es möglich, die Stärke des Wabenstrukturkörpers 2 aufrechtzuerhalten, wenn die Zellenlöcher 5 einen Zellenabstand von höchstens 2,54 mm aufweisen. Es ist ferner möglich, die Stärke des Wabenstrukturkörpers 2 aufrechtzuerhalten, wenn die Zellenlöcher 5 einen Zellenabstand innerhalb eines Bereichs von beispielsweise 1,27 bis 1,80 mm aufweisen.
  • Des Weiteren ist es aufgrund einer Sammelrate (%) möglich, den Zellenabstand der Zellenlöcher 5 zusätzlich zu dem Druckverlust (kPa) und der Stärke des Wabenstrukturkörpers 2 zu verändern, da der Zellenabstand sich auf die Sammelrate (%) auswirkt.
  • Ein erstes Verhältnis Rc (= Sc1/Sc2) in dem Mittelbereich 23 ist kleiner als ein zweites Verhältnis Ro (= So1/So2) in dem äußeren Randbereich 24, in dem das erste Verhältnis Rc ein Verhältnis einer Gasströmungskanal-Querschnittsfläche Sc1 der Einlass-Zellenlöcher 51 zu einer Gasströmungskanal-Querschnittsfläche Sc2 der Auslass-Zellenlöcher 52 in dem Mittelbereich 23 ist, und das zweite Verhältnis Ro ein Verhältnis einer Gasströmungskanal-Querschnittsfläche So1 der Einlass-Zellenlöcher 51 zu einer Gasströmungskanal-Querschnittsfläche So2 der Auslass-Zellenlöcher 52 in dem äußeren Randbereich 24 ist.
  • Es ist vorzuziehen, dass das erste Verhältnis Rc als das Verhältnis der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche sich in dem Mittelbereich 23 innerhalb eines Bereichs von 0,36 bis 0,71 befindet. Wenn Rc ≤ 0,71 ist, dann ist es möglich, dass der Mittelbereich 23 eine notwendige Sammelrate aufweist, wobei eine Tendenz besteht, dass Abgas mit hoher Geschwindigkeit in dem Mittelbereich 23 strömt. Wenn Rc ≥ 0,36, dann ist es möglich zu unterbinden, dass der Druckverlust des Wabenstrukturkörpers 2 zunimmt. Es ist eher vorzuziehen, dass das erste Verhältnis Rc sich in dem Mittelbereich 23 innerhalb eines Bereichs von 0,4 bis 0,59 befindet.
  • Es ist vorzuziehen, dass das zweite Verhältnis Ro als das Verhältnis der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche sich in dem äußeren Randbereich 24 innerhalb eines Bereichs von 0,4 bis 0,91 befindet. Wenn Rc ≤ 0,91 ist, dann ist es möglich, dass der äußere Randbereich 24 eine notwendige Sammelrate aufweist, während eine Druckdifferenz zwischen den Einlass-Zellenlöchern und den Auslass-Zellenlöchern beibehalten wird. Wenn Rc ≥ 0,4, dann ist es möglich zu unterbinden, dass der Druckverlust des Wabenstrukturkörpers 2 zunimmt. Es ist eher vorzuziehen, dass das zweite Verhältnis Rc sich in dem äußeren Randbereich 24 innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 0,91 befindet.
  • Die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche Sc1 der Einlass-Zellenlöcher 51 in dem Mittelbereich 23 ist kleiner als die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche So1 der Einlass-Zellenlöcher 51 in dem äußeren Randbereich 24. Andererseits weisen der Mittelbereich 23 und der äußere Randbereich 24 die gleiche Gasströmungskanal-Querschnittsfläche Sc2, So2 wie die Auslass-Zellenlöcher 52 auf. Das heißt, der Wabenstrukturkörper 2 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform erfüllt eine Beziehung von Sc2 = So2. Die Zellenlöcher 5 sind in dem Wabenstrukturkörper 2 angeordnet, um so die Beziehung von Rc < Ro zu erfüllen. Wie in den 5 und 6 gezeigt wird, ist eine Dicke tc der Zellwand 4 in dem Mittelbereich 23 dicker als eine Dicke der Zellwand 4 in dem äußeren Randbereich 24.
  • Es ist vorzuziehen, dass die Zellwand 4 in dem Mittelbereich 23 die Dicke tc innerhalb eines Bereichs von 0,15 bis 0,35 mm aufweist. Wenn tc ≥ 0,15 mm, dann ist es möglich zu unterbinden, dass Feinstaub die Zellwand 4 durchdringt, und die Sammelrate zu erhöhen. Wenn tc ≤ 0,35 mm, dann ist es möglich zu unterbinden, dass der Druckverlust des Wabenstrukturkörpers 2 zunimmt. Ferner ist es eher vorzuziehen, dass die Zellwand 4 in dem Mittelbereich 23 die Dicke tc innerhalb eines Bereichs von 0,18 bis 0,28 mm aufweist.
  • Es ist vorzuziehen, dass die Zellwand 4 in dem äußeren Randbereich 24 die Dicke to innerhalb eines Bereichs von 0,10 bis 0,30 mm aufweist. Wenn tc ≥ 0,10 mm, dann ist es möglich, die Stärke der Zellwand 4 zu erhöhen. Wenn tc ≤ 0,30 mm, dann ist es möglich zu unterbinden, dass der Druckverlust des Wabenstrukturkörpers 2 zunimmt. Ferner ist es eher vorzuziehen, dass die Zellwand 4 in dem äußeren Randbereich 24 die Dicke to innerhalb eines Bereichs von 0,13 bis 0,25 mm aufweist.
  • Es ist möglich, den bevorzugten Bereich sowohl der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche Sc1 als auch der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche Sc2 jedes der Zellenlöcher 5 in dem Mittelbereich 23 auf der Grundlage der Dicke der Zellwand 4, des ersten Verhältnisses Rc als das Verhältnis der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche und des Zellenabstands zu berechnen. Zum Beispiel ist es vorzuziehen, eine Beziehung von 0,35 mm2 ≤ Sc1 ≤ 4,79 mm2 und 0,72 mm2 ≤ Sc2 ≤ 8,23 mm2 aufzuweisen. Ferner ist es vorzuziehen, eine Beziehung von 0,59 mm2 ≤ Sc1 ≤ 1,98 mm2 und 1,22 mm2 ≤ Sc2 ≤ 3,67 mm2 aufzuweisen.
  • Auf ähnliche Weise ist es möglich, den bevorzugten Bereich sowohl der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche So1 als auch der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche So2 jedes der Zellenlöcher 5 in dem äußeren Randbereich 24 auf der Grundlage der Dicke der Zellwand 4, des ersten Verhältnisses Rc als das Verhältnis der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche und des Zellenabstands zu berechnen. Zum Beispiel ist es vorzuziehen, eine Beziehung von 0,42 mm2 ≤ So1 ≤ 5,67 mm2 und 0,72 mm2 ≤ So2 ≤ 8,23 mm2 aufzuweisen. Ferner ist es vorzuziehen, eine Beziehung von 0,71 mm2 ≤ So1 ≤ 2,66 mm2 und 1,22 mm2 ≤ So2 ≤ 3,67 mm2 aufzuweisen.
  • Bei dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform weisen die Auslass-Zellenlöcher 52 in dem Mittelbereich 23 und die Auslass-Zellenlöcher 52 in dem äußeren Randbereich 24 die gleiche Form und die gleiche Größe auf. Aus diesem Grund weist, wie in den 3 und 4 gezeigt wird, der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform eine verbesserte Struktur auf, bei welcher die Größe (die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche) der Einlass-Zellenlöcher 51 in dem Mittelbereich 23 sich von der Größe (die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche) der Einlass-Zellenlöcher 51 in dem äußeren Randbereich 24 unterscheidet.
  • Wie in 3 gezeigt wird, weist eine Grenzlinie B zwischen dem Mittelbereich 23 und dem äußeren Randbereich 24 eine achteckige Form auf, wenn diese entlang der axialen Richtung Z des Wabenstrukturkörpers 2 betrachtet wird. Insbesondere ist bei dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform die Grenzlinie B in einer 4-fachen Drehsymmetrie ausgebildet. Die 1 und 4 zeigen die Grenzlinie B zum Verbinden der Mehrzahl von Einlass-Zellenlöchern 51 miteinander, welche in einer inneren Randkante des äußeren Randbereichs 24 angeordnet sind. Es ist auch annehmbar, dass die Grenzlinie B die Mehrzahl von Einlass-Zellenlöchern 51 oder die Mehrzahl von Auslass-Zellenlöchern 52 miteinander verbindet, welche an der äußeren Randkante in dem Mittelbereich 23 angeordnet sind. Diese Arten der Grenzlinien B, die zuvor beschrieben wurden, weisen eine Ähnlichkeit und daher die gleiche Form auf.
  • Es ist vorzuziehen, dass die Grenzlinie B eine rechteckige Form aufweist, die in 10 gezeigt wird, welche eine Modifikation der ersten beispielhaften Ausführungsform anstatt einer achteckigen Form zeigt. Wenn die Grenzlinie B, die zwischen dem Mittelbereich 23 und dem äußeren Randbereich 24 ausgebildet ist, eine rechteckige Form aufweist, ist es insbesondere vorzuziehen, dass die Grenzlinie B eine quadratische Form aufweist. Wenn die Grenzlinie B eine rechteckige Form, insbesondere eine quadratische Form, aufweist, ist es möglich, den Wabenstrukturkörper 2 in einfacher Weise herzustellen. Das heißt, dass während der Herstellung von Metallgesenken, die zum Ausformen des Wabenstrukturkörpers 2 verwendet werden sollen, es unter Verwendung von Funkenerodieren möglich ist, Elektroden mit einer quadratischen Form zu verwenden. Im Ergebnis kann dies wegen der Verwendung der Gesenke und Elektroden mit der gleichen quadratischen Form eine einfache Herstellung des Wabenstrukturkörpers 2 vorsehen.
  • Wenn die Grenzlinie B andererseits eine achteckige Form und keine rechteckige Form aufweist, ist es aufgrund einer Position in der peripheren Richtung des Wabenstrukturkörpers 2 schwierig, einen Abstand zwischen der Grenzlinie B und der äußeren Randoberfläche des Wabenstrukturkörpers 2 zu variieren. Im Ergebnis besteht eine Tendenz, dass dies in einfacher Weise eine Widerstandsgröße des Abgasreinigungsfilters 1 erhöht, wenn der Abgasreinigungsfilter 1 an der Innenseite des Abgasrohrs angebracht ist.
  • Es ist ebenfalls vorzuziehen, dass die Grenzlinie B eine Struktur und Größe aufweist, bei welcher ein Inkreis der Grenzlinie B nicht mehr beträgt als ein Innendurchmesser des Abgasrohrs vor oder nach der Stelle des Abgasreinigungsfilters 1. Das heißt, dass der Abgasreinigungsfilter 1 in dem Inneren des Abgasrohrs angebracht ist, wie in 11 gezeigt wird. Ein Rohr 101 und ein Rohr 102 sind an der Stelle vor und nach dem Abgasreinigungsfilter 1 angeordnet, wo der Innendurchmesser des Rohrs 101 und des Rohrs 102 kleiner ist als der Außendurchmesser des Abgasreinigungsfilters 1. Es ist vorzuziehen, den Durchmesser des Inkreises der Grenzlinie B, welcher nicht weniger beträgt als der eingeschriebene Durchmesser der Rohre 101 und 102, zu bestimmen. Insbesondere, wenn diese ausgehend von der axialen Richtung Z des Abgasreinigungsfilters 1 betrachtet wird, ist es vorzuziehen, die Innenumfangskante der Rohre 101, 102 in dem Inneren der Grenzlinie B anzuordnen. Ferner ist es vorzuziehen, dass der Durchmesser des Inkreises der Grenzlinie B nicht mehr als 3/4 des Durchmessers des Wabenstrukturkörpers 2 beträgt. Diese Struktur ermöglicht es, die Strömung des Abgases hin zu dem äußeren Randbereich 24 beizubehalten und zu unterbinden, dass der Druckverlust des Abgasreinigungsfilters 1 zunimmt.
  • Es ist nicht notwendig, dass die Grenzlinie B eine Form in einer Punktsymmetrie aufweist und ebenfalls an der Position in der Punktsymmetrie um die Mittelachse des Wabenstrukturkörpers 2 herum angeordnet ist. Es ist zum Beispiel möglich, die Position und Form der Grenzlinie B auf der Grundlage eines relativen Positionsverhältnisses zwischen dem Abgasreinigungsfilter 1 und den Rohren, die vor und nach dem Abgasreinigungsfilter 1 angeordnet sind, zu verändern.
  • Ferner ist es annehmbar, dass der Abgasreinigungsfilter 1 den Katalysator darin lagert. Das heißt, dass es annehmbar ist, eine Struktur aufzuweisen, bei welcher Zellwände 4 mit einem Dreiwegekatalysator überzogen sind, welcher zumindest ein Element der Folgenden enthält: Pt, Rh und Pd. Es ist auch möglich, Kordierit, SiC (Siliciumcarbid) und Aluminiumtitanat zu verwenden, um so den Wabenstrukturkörper 2 auszubilden.
  • Nun wird eine Beschreibung von Aktion und Wirkungen des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform angegeben werden. Wie zuvor beschrieben, weist der Abgasreinigungsfilter 1 die Einlass-Zellenlöcher 51 und die Auslass-Zellenlöcher 52 auf. Wie in 2 gezeigt wird, wird Abgas G durch die Einlasszellen, die an der stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters 1 angeordnet sind, in das Innere des Abgasreinigungsfilters 1 eingeführt. Ein Teil des Abgases G tritt durch die Zellwände 4 und tritt durch eine Druckdifferenz zwischen den Einlass-Zellenlöchern 51 und den Auslass-Zellenlöchern 52 in das Innere der Auslass-Zellenlöcher 52 ein. Wenn das Abgas G in den Zellwänden 4 durchtritt, wird Feinstaub, welcher in dem Abgas G enthalten ist, durch die Zellwände 4 eingefangen und gesammelt.
  • Im Übrigen besteht, wie zuvor beschrieben, wenn das Abgas mit einer hohen Geschwindigkeit strömt und der Wabenstrukturkörper 2 keine angemessene Länge aufweist, ein mögliches Problem, bei welchem eine Strömungsmenge des Abgases G, welches direkt durch die Einlass-Zellenlöcher 51 durchtritt und zu der Außenseite das Abgasreinigungsfilters 1 entladen wird, ohne durch die Zellwände 4 durchzutreten, zunimmt. Allgemein nimmt eine Strömungsgeschwindigkeit von Abgas um die Mittelachse des Abgasreinigungsfilters 1 herum in einfacher Weise zu, wenn das Abgas ausgehend von der stromaufwärtsseitigen Endoberfläche 21 des Abgasreinigungsfilters 1 eingeführt wird. In diesem Fall nimmt eine Strömungsmenge des Abgases G um die Mittelachse des Abgasreinigungsfilters 1, welches direkt durch die Einlass-Zellenlöcher 51 durchtritt und zu der Außenseite das Abgasreinigungsfilters 1 entladen wird, ohne durch die Zellwände 4 zu treten, in einfacher Weise zu. Andererseits durchdringt, weil das Abgas G entfernt von der Mittelachse auf der stromaufwärtsseitigen Endoberfläche 21 des Abgasreinigungsfilters 1 eine niedrige Geschwindigkeit aufweist, das gesamte Abgas G die Zellwände 4 und wird durch die Auslass-Zellenlöcher 42 zu der Außenseite des Abgasreinigungsfilters 1 entladen.
  • Entsprechend ist der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform so ausgebildet, dass die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche Sc1 der Einlass-Zellenlöcher 51 in dem Mittelbereich 23 kleiner ist als die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche So1 der Einlass-Zellenlöcher 51 in dem äußeren Randbereich 24. Diese verbesserte Struktur macht es möglich, dem Abgas zu ermöglichen, verglichen mit der bei einem herkömmlichen Abgasreinigungsfilter mit einer einheitlichen Zellenstruktur in einfacher Weise in dem äußeren Randbereich 24 zu strömen. Ferner ermöglicht diese verbesserte Struktur es, einen Druckverlust in dem Mittelbereich zu verringern und die Sammelrate beim Sammeln von Feinstaub zu erhöhen. Des Weiteren ist es, weil diese verbesserte Struktur ermöglicht, dass eine angemessene Menge von Abgas in den äußeren Randbereich 24 strömt, und die Zellwände 4 in dem äußeren Randbereich 24 effektiv verwendet, möglich, einen Filterbereich des gesamten Abgasreinigungsfilters 1 zu erhöhen, eine angemessene Sammelrate aufrechtzuerhalten und die Basislänge (d. h. die Länge in der axialen Richtung Z) des Wabenstrukturkörpers 2 zu verringern.
  • Ferner ist der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform so ausgebildet, dass das erste Verhältnis Rc (= Sc1/Sc2) in dem Mittelbereich 23 kleiner ist als das zweite Verhältnis Ro (= So1/So2) in dem äußeren Randbereich 24, wobei das erste Verhältnis Rc das Verhältnis der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche Sc1 der Einlass-Zellenlöcher 51 zu der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche Sc2 der Auslass-Zellenlöcher 52 in dem Mittelbereich 23 ist, und das zweite Verhältnis Ro (So1/So2) das Verhältnis der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche So1 der Einlass-Zellenlöcher 51 zu der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche So2 der Auslass-Zellenlöcher 52 in dem äußeren Randbereich 24 ist. Diese verbesserte Struktur macht es möglich, Variation bei der Strömungsgeschwindigkeit von Abgas sowohl in dem Mittelbereich 23 als auch in dem äußeren Randbereich 24 effektiv zu unterbinden. Im Ergebnis macht diese verbesserte Struktur es möglich zu unterbinden, dass Abgas strömt, ohne dass dieses durch die Zellwände 4 durchtritt, und eine Gesamtgröße des Abgasreinigungsfilters 1 zu verringern.
  • Ferner, wie in den 3 und 4 gezeigt wird, ist der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform so ausgebildet, dass die Mehrzahl von Zellenlöchern 5 in der ersten Richtung X und in der zweiten Richtung Y in dem Mittelbereich 23 und in dem äußeren Randbereich 24 regelmäßig angeordnet sind, und die Einlass-Zellenlöcher 51 und die Auslass-Zellenlöcher 52 in der ersten Richtung X und in der zweiten Richtung Y in dem Mittelbereich 23 und in dem äußeren Randbereich 24 abwechselnd angeordnet sind. Die Zellwände 4 in dem Mittelbereich 23 weisen eine Dicke auf, welche dicker ist als die der Zellwände 4 in dem äußeren Randbereich 24. Diese verbesserte Struktur des Wabenstrukturkörpers 2 macht es möglich zu verhindern, dass die Anordnungsstruktur der Zellenlöcher 5 in großem Maße verändert wird. Diese verbesserte Struktur macht es möglich zu vermeiden, dass irgendeine Grenzwand, welche sich von den Zellwänden 4 unterscheidet, zwischen dem Mittelbereich 23 und dem äußeren Randbereich 24 ausgebildet wird. Im Ergebnis ist es bei der vorliegenden Erfindung möglich, den Abgasreinigungsfilter 1 in einfacher Weise bei niedrigen Herstellungskosten herzustellen. Zusätzlich macht diese verbesserte Struktur es möglich, die Konzentration der Beanspruchung beziehungsweise Belastung an dem Grenzteil zwischen dem Mittelbereich 23 und dem äußeren Randbereich 24 zu unterbinden und daher den Abgasreinigungsfilter 1 mit überlegener Haltbarkeit vorzusehen.
  • Des Weiteren ist, wie in den 4 bis 6 gezeigt wird, der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform so ausgebildet, dass die Auslass-Zellenlöcher 52 eine achteckige Form und die Einlass-Zellenlöcher 52 eine quadratische Form aufweisen. Diese Struktur macht es möglich, die Einlass-Zellenlöcher 51 und die Auslass-Zellenlöcher 52 in einfacher Weise und abwechselnd anzuordnen.
  • Des Weiteren ist, wie in 3 gezeigt wird, der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform so ausgebildet, dass die Grenzlinie B, die zwischen dem Mittelbereich 23 und dem äußeren Randbereich 24 ausgebildet ist, eine achteckige Form aufweist. Diese Struktur macht es möglich, die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche der Einlass-Zellenlöcher 51 sowohl in dem Mittelbereich 23 als auch in dem äußeren Randbereich 24 in einfacher Weise zu verändern, ohne irgendeine Grenzwand zwischen dem Mittelbereich 23 und dem äußeren Randbereich 24 auszubilden. Zusätzlich ist es, weil diese verbesserte Struktur es möglich macht, die Grenzlinie B in einer ungefähren Kreisform um die Mittelachse des Wabenstrukturkörpers 2 ungefähr auszubilden, möglich, mit hoher Effizienz eine Variation der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in der Gesamtfläche des Wabenstrukturkörpers 2 zu unterbinden.
  • Des Weiteren ist, wie in den 4 bis 6 gezeigt wird, der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform so ausgebildet, dass der Mittelbereich 23 und der äußere Randbereich 24 die gleiche Gasströmungskanal-Querschnittsfläche Sc2, So2 wie die Auslass-Zellenlöcher 52 aufweisen. Das heißt, der Wabenstrukturkörper 2 erfüllt die Beziehung von Sc2 = So2. Diese Struktur ermöglicht es, den Abgasreinigungsfilter 1 mit einer stabilen Struktur in einfacher Weise herzustellen.
  • Wie zuvor beschrieben, sieht die erste beispielhafte Ausführungsform den Abgasreinigungsfilter 1 mit einer erhöhten Sammelrate beim Sammeln von Feinstaub mit einer verringerten Größe vor.
  • Zweite beispielhafte Ausführungsform
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 12 bis 14 eine Beschreibung des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform angegeben werden. Wie in den 12 bis 14 gezeigt wird, weist der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform eine Struktur auf, bei welcher die stromabwärtsseitige Endoberfläche 22 der Einlass-Zellenlöcher 51 durch die stromabwärtsseitigen Verschlusselemente 30 verschlossen ist. Das heißt, dass der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform die stromabwärtsseitigen Verschlusselemente 30 aufweist, mit welchen gewisse bzw. einige Teile auf der stromabwärtsseitigen Endoberfläche 22 des Wabenstrukturkörpers 2 verschlossen sind. Ferner sind die Einlass-Zellenlöcher 51 auf der stromabwärtsseitigen Endoberfläche 22 durch die stromabwärtsseitigen Verschlusselemente 30 verschlossen.
  • Andere Komponenten des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform weisen die gleiche Struktur und das gleiche Verhalten auf wie die Komponenten des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform und diese werden mit den gleichen Bezugsziffern und -zeichen bezeichnet.
  • Die Struktur des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform kann verhindern, dass Abgas G, das in das Innere der Einlass-Zellenlöcher 51 eingetreten ist, durch die stromabwärtsseitige Endoberfläche 22 der Einlass-Zellenlöcher 51 zu der Außenseite entladen wird, ohne durch die Zellwände 4 durchzutreten. Zusätzlich zu diesem Effekt weist der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform die gleichen Effekte und das gleiche Verhalten auf wie der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
  • Erster Versuch
  • Der erste Versuch stellte Abgasreinigungsfilter mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Strukturen her und erfasste einen Druckverlust von Abgas und eine Sammelrate von Feinstaub durch jeden der Abgasreinigungsfilter. Der erste Versuch bereitete die Proben 1 bis 4 mit der gleichen Grundstruktur wie der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform vor, bei welchen die Verschlusselemente nur auf einer Endoberfläche des Wabenstrukturkörpers 2 ausgebildet und angeordnet waren. Die vier Proben 1 bis 4 wiesen in dem äußeren Randbereich 24 eine unterschiedliche Öffnungsbreite (mm) der Auslass-Zellenlöcher 52 auf. Die Proben 1 bis 4 wiesen als die Abgasreinigungsfilter die Grenzlinie B mit einer quadratischen Form auf, wie in 10 gezeigt wird. Die Grenzlinie B wies eine quadratische Form mit einem 60 mm großen Quadrat auf. Tabelle 1 zeigt jede Dimensionierung der vier Proben 1 bis 4. Tabelle 1
    Figure DE112016001431T5_0002
  • Ferner verwendete der erste Versuch den Wabenstrukturkörper 2 als die Proben 1 bis 4 mit einer zylindrischen Form mit einem Durchmesser von 118,4 mm, einer Länge von 118 mm in der axialen Richtung Z und einem Zellenabstand von 1,505 mm.
  • Der erste Versuch bereitete ferner die Proben 5 bis 13 vor, die sowohl in dem Mittelbereich 23 als auch in dem äußeren Randbereich 24 die gleiche Zellenstruktur aufweisen. Die Proben 5 bis 13 wiesen die gleiche Außenabmessung wie die Proben 1 bis 4 auf. Tabelle 2 zeigt verschiedene Parameter der Proben 5 bis 13. Tabelle 2
    Figure DE112016001431T5_0003
  • Der Druckverlust und die Sammelrate sind abhängig von einem Außendurchmesser, einer Länge, einer Größe der Auslass-Zellenlöcher, der Größe der Einlass-Zellenlöcher, einer Dicke (mm) der Zellwände, einem Zellenabstand, Porencharakteristiken (d. h. einer durchschnittlichen Porengröße und einem Porenverhältnis). Aus diesem Grund bereitete der erste Versuch die Proben 1 bis 13 vor, welche den festgelegten Durchmesser, die festgelegte Länge, den festgelegten Zellenabstand und die gleichen Porencharakteristiken aufwiesen. Die festgelegten Parameter werden später erläutert werden, und der Außendurchmesser und die Länge des Wabenstrukturkörpers als jede Probe wurden zuvor beschrieben. Wie in 5 gezeigt wird, wird der Zellenabstand p durch Zugeben eines Durchschnittswerts einer Breite des Auslass-Zellenlochs 52 und einer Breite des Einlass-Zellenlochs 51 zu einer Dicke der Zellwand berechnet. Das heißt, dass es möglich ist, den Zellenabstand p zu definieren, welcher eine Hälfte der Länge 2p ist, die in 5 gezeigt wird. Die durchschnittliche Porengröße der Zellwände betrug (mm2) 18 μm, das Porenverhältnis lag bei 60 %.
  • Die Proben 1 bis 13 wurden wie folgt unter Verwendung von Materialien und einem Verfahren hergestellt. Zunächst wurde der Wabenstrukturkörper aus Kordierit als Hauptmaterial mit einer chemischen Zusammensetzung von 45 bis 55 Gewichtsprozent an SiO2, 33 bis 42 Gewichtsprozent an Al2O3, und 12 bis 18 Gewichtsprozent an MgO hergestellt. Der erste Versuch verwendete ein Gemisch, das aus zumindest drei Arten von Rohmaterialien zusammengesetzt ist, die aus den folgenden ausgewählt wurden: Porzellanerde, Kieselerde, poröse Kieselerde, Talkum, Aluminiumhydroxid, Tonerde, Wasser, Schmiermittel, Bindemittel etc., und die dem Gemisch zugegeben wurden und dieses wurde weiter vermischt, ausgeformt und getrocknet, um so den Wabenstrukturkörper herzustellen.
  • Der erste Versuch stellte Metallgesenke her, die bei dem Ausformungsprozess des Wabenstrukturkörpers verwendet werden sollen. Das heißt, dass die Metallgesenke, die zum Herstellen der Proben 5 bis 13 verwendet werden sollen, durch ein Funkenerodieren hergestellt wurden, welches Elektroden mit der gleichen Struktur verwendete. Andererseits wurden die Gesenke, die zum Herstellen der Proben 1 bis 4 verwendet werden sollen, unter Verwendung von unterschiedlichen Elektrodenstrukturen durch das Funkenerodieren hergestellt, weil der Mittelbereich sich hinsichtlich der Form von dem äußeren Randbereich unterscheidet. Danach wurde an der stromaufwärtsseitigen Endoberfläche des Wabenstrukturkörpers, der unter Verwendung eines derartigen Metallgesenks ausgeformt wurde, ein Schlamm zu dem Metallgesenk mit einem schachbrettartigen Muster eingespritzt. Dies produziert die Verschlusselemente bei einem vorgegebenen Muster auf der stromaufwärtsseitigen Endoberfläche des Wabenstrukturkörpers. Der Wabenstrukturkörper mit den Verschlusselementen wurde 20 Stunden lang bei 1430° C in einem Hochofen gebrannt.
  • Wie in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigt wird, weisen die Proben 1 bis 13 eine unterschiedliche Einlass-Zellenlochgröße und eine unterschiedliche Größe der Zellwand auf. Der erste Versuch maß den Druckverlust und die Sammelrate jeder der Proben 1 bis 13. Das Auswertungsverfahren wird erläutert werden.
  • Bei dem ersten Versuch war der Abgasreinigungsfilter als jede der Proben 1 bis 13 an einer Benzindirekteinspritzungsmaschine angebracht. Der erste Versuch erfasste eine Druckdifferenz zwischen der Einlassseite und der Auslassseite des Abgasreinigungsfilters als jede der Proben 1 bis 13, um so einen Druckverlust zu erfassen. Ferner erfasste der erste Versuch an einer Stelle vor dem Abgasreinigungsfilter und an einer Stelle nach dem Abgasreinigungsfilter die Anzahl von Partikeln, welche im Abgas enthalten sind, um so eine Sammelrate jeder der Proben 1 bis 13 zu erfassen. Der erste Versuch verwendete Abgas mit einer Strömungsmenge von 2,76 m3/Minute bei einer Temperatur von 450° C.
  • Tabelle 1 und Tabelle 2 zeigen das Erfassungsergebnis und die Auswertungsergebnisse des ersten Versuchs. Ferner zeigt 15 eine Beziehung zwischen dem Druckverlust (kPa) und der Sammelrate jeder Probe gemäß dem ersten Versuch. In 15 entsprechen die Proben 1 bis 4 jeweils den Bezugszeichen E1, E2, E3 und E4. Andere schwarze Punkte zeigen Erfassungsergebnisse der Proben 5 bis 13. 15 zeigt die Erfassungsergebnisse der Proben 5 bis 13, bei welchen der Druckverlust entsprechend der Zunahme der Sammelrate zunimmt. Wie in 15 gezeigt wird, ist es möglich, die Erfassungsergebnisse der Proben 5 bis 13 unter Verwendung einer Kompromisslinie Lt1, welche eine Näherungskurve ist, zu verbinden. Das heißt, es kann erkannt werden, dass die Beziehung zwischen der Sammelrate und dem Druckverlust eine Kompromissbeziehung ist, bei welcher die Sammelrate gemäß der Zunahme des Druckverlusts zunimmt und die Sammelrate gemäß der Verringerung des Druckverlusts verringert wird.
  • Andererseits kann erkannt werden, dass die Erfassungsergebnisse E1 bis E4 der Proben 1 bis 4 eine hohe Sammelrate aufweisen, welche oberhalb der Kompromisslinie Lt1 vorliegen. Das heißt, dass die Proben 1 bis 4 eine verbesserte Sammelrate aufweisen, während der Druckverlust unterbunden wird. Insbesondere die Erfassungsergebnisse E2, E3 und E4 der Proben 2, 3 und 4 sind bei den Proben 1 bis 4 drastisch von der Kompromisslinie Lt1 getrennt. Die Probe 1 weist die Beziehung von Sc2 > So2 auf, und die Proben 2 bis 3 erfüllen eine Beziehung von Sc2 < So2, und die Probe E4 erfüllt die Beziehung von Sc2 = So2.
  • Die Erfassungsergebnisse des ersten Versuchs zeigen, dass es vorzuziehen ist, dass der Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform die verbesserte Sammelrate aufweist, während der Druckverlust unterbunden wird. Insbesondere ist es vorzuziehen, dass der Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform die Beziehung von Sc2 ≤ So2 erfüllt.
  • Zweiter Versuch
  • Der zweite Versuch erfasste eine Beziehung zwischen dem Druckverlust von Abgas, das durch den Abgasreinigungsfilter durchtritt, und der Sammelrate beim Sammeln von Feinstaub, welcher in dem Abgas enthalten ist. Der zweite Versuch bereitete die Proben 21 bis 24 vor, welche die Grundstruktur des Abgasreinigungsfilters 1 aufwiesen, der durch die zweite beispielhafte Ausführungsform gezeigt wird, und der vier unterschiedliche Öffnungsbreiten der Auslass-Zellenlöcher 52 in dem äußeren Randbereich 24 aufwies. Die Proben 21 bis 24 wiesen als der Abgasreinigungsfilter 1 die Grenzlinie B mit einer quadratischen Form auf, wie in 10 gezeigt wird. Diese Grenzlinie B weist eine quadratische Form mit einem 60 mm großen Quadrat auf. Tabelle 1 zeigt die Parameter jeder der Proben 21 bis 24. Tabelle 3
    Figure DE112016001431T5_0004
  • Der zweite Versuch bereitete ferner die Proben 25 bis 29 vor, die sowohl in dem Mittelbereich 23 als auch in dem äußeren Randbereich 24 die gleiche Zellenstruktur aufweisen. Die Proben 25 bis 29 wiesen die gleiche Außenabmessung wie die Proben 21 bis 29 auf. Tabelle 4 zeigt verschiedene Parameter der Proben 25 bis 29. Tabelle 4
    Figure DE112016001431T5_0005
  • Die Proben 21 bis 29 gemäß dem zweiten Versuch wiesen die gleichen Parameter wie die Proben 1 bis 13 gemäß dem ersten Versuch auf. Der zweite Versuch verwendete das gleiche Verfahren zum Herstellen jeder Probe und das gleich Auswertungs- und Erfassungsverfahren wie der erste Versuch, sofern nicht anders angegeben.
  • Tabelle 3 und Tabelle 4 zeigen die Erfassungsergebnisse und Auswertungsergebnisse der Proben. 16 zeigt eine Beziehung zwischen dem Druckverlust (kPa) und der Sammelrate jeder Probe gemäß dem zweiten Versuch. In 16 entsprechen die Proben 1 bis 4 jeweils den Bezugszeichen E21, E22, E23 und E24. Andere schwarze Punkte zeigen Erfassungsergebnisse der Proben 25 bis 29. 16 zeigt die Erfassungsergebnisse der Proben 25 bis 29, bei welchen der Druckverlust entsprechend der Zunahme der Sammelrate zunimmt. Wie in 16 gezeigt wird, ist es möglich, die Erfassungsergebnisse der Proben 25 bis 29 unter Verwendung einer Kompromisslinie Lt2 mit einer gekrümmten Form zu verbinden. Das heißt, es kann erkannt werden, dass die Beziehung zwischen der Sammelrate und dem Druckverlust eine Kompromissbeziehung ist, bei welcher die Sammelrate gemäß der Zunahme des Druckverlusts zunimmt und die Sammelrate gemäß der Verringerung des Druckverlusts verringert wird.
  • Andererseits kann erkannt werden, dass die Erfassungsergebnisse E21 bis E24 der Proben 21 bis 24 eine hohe Sammelrate aufweisen, welche oberhalb der Kompromisslinie Lt2 vorliegen. Das heißt, dass die Proben 21 bis 24 eine verbesserte Sammelrate aufweisen, während die Zunahme des Druckverlusts unterbunden wird. Insbesondere die Erfassungsergebnisse E22, E23 und E24 der Proben 22, 23 und 24 sind bei den Proben 21 bis 24 drastisch von der Kompromisslinie Lt1 getrennt. Die Probe 21 erfüllt die Beziehung von Sc2 > So2, und die Proben 22 bis 23 erfüllen die Beziehung von Sc2 < So2, und die Probe E24 erfüllt die Beziehung von Sc2 = So2.
  • Die Erfassungsergebnisse des zweiten Versuchs zeigen, dass es vorzuziehen ist, dass der Abgasreinigungsfilter gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform die verbesserte Sammelrate aufweist, während der Druckverlust unterbunden wird. Insbesondere ist es vorzuziehen, dass der Abgasreinigungsfilter gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform die Beziehung von Sc2 ≤ So2 erfüllt.
  • Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist nicht durch die Abgasreinigungsfilter gemäß der zuvor beschriebenen ersten und zweiten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt. Es ist möglich, das Konzept der vorliegenden Erfindung auf verschiedene Anwendungen anzuwenden. Die erste beispielhafte Ausführungsform zeigt zum Beispiel den Abgasreinigungsfilter 1 mit der Struktur, bei welcher die Einlass-Zellenlöcher 51 eine rechteckige Form und die Auslass-Zellenlöcher 52 eine achteckige Form aufweisen. Allerdings ist das Konzept der vorliegenden Erfindung nicht durch diese Struktur beschränkt. Es ist ebenfalls annehmbar, dass der Abgasreinigungsfilter 1 eine Struktur aufweist, bei welcher sowohl die Einlass-Zellenlöcher als auch die Auslass-Zellenlöcher eine quadratische Form (d. h. eine quadratische Form) aufweisen. Bei dieser Struktur ist es vorzuziehen, dass jedes Auslass-Zellenloch abgerundete Ecken aufweist. Es ist ferner annehmbar, dass der Abgasreinigungsfilter in dem Mittelbereich und in dem äußeren Randbereich Auslass-Zellenlöcher mit einer unterschiedlichen Gasströmungskanal-Querschnittsfläche aufweist. Bei dieser Struktur ist es vorzuziehen, eine Struktur aufzuweisen, bei welcher die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche der Auslass-Zellenlöcher in dem Mittelbereich kleiner ist als die der Auslass-Zellenlöcher in dem äußeren Randbereich.
  • Bezugszeichenliste
    • 1 Abgasreinigungsfilter, 2 Wabenstrukturkörper, 21 stromaufwärtsseitige Endoberfläche, 23 Mittelbereich, 24 äußerer Randbereich, 3 stromaufwärtsseitige Verschlusselemente, 5 Zellenlöcher, 51 Einlass-Zellenlöcher, und 52 Auslass-Zellenlöcher.

Claims (7)

  1. Abgasreinigungsfilter (1) zum Einfangen und Sammeln von Feinstaub, welcher im Abgas enthalten ist, aufweisend: einen Wabenstrukturkörper (2); stromaufwärtsseitige Verschlusselemente (3), die in einer axialen Richtung (Z) des Wabenstrukturkörpers (2) angeordnet sind, mit welchen einige einer Mehrzahl von Zellenlöchern (5) als Gasströmungskanäle auf einer stromaufwärtsseitigen Endoberfläche (21) des Wabenstrukturkörpers verschlossen sind, wobei der Wabenstrukturkörper (2) eine Mehrzahl von Zellwänden (4) und die Mehrzahl von Zellenlöchern (5) aufweist, die durch die Mehrzahl von Zellwänden (4) umgeben sind, die Mehrzahl von Zellenlöchern (5) Einlass-Zellenlöcher (51) und Auslass-Zellenlöcher (52) aufweist, wobei die Einlass-Zellenlöcher (51) auf der stromaufwärtsseitigen Endoberfläche (21) des Wabenstrukturkörpers offen sind und die Auslass-Zellenlöcher (52) auf der stromaufwärtsseitigen Endoberfläche (21) des Wabenstrukturkörpers durch die stromaufwärtsseitigen Verschlusselemente (3) verschlossen sind und die Auslass-Zellenlöcher (52) auf einer stromabwärtsseitigen Endoberfläche (22) des Wabenstrukturkörpers offen sind, wobei der Wabenstrukturkörper (2) einen Mittelbereich (23), der eine Mittelachse des Wabenstrukturkörpers (2) beinhaltet, und einen äußeren Randbereich (24), der an der äußeren Randseite des Mittelbereichs (23) angeordnet ist, aufweist, in sowohl dem Mittelbereich (23) als auch dem äußeren Randbereich (24) eine Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (Sc2, So2) der Auslass-Zellenlöcher (52) größer ist als eine Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (Sc1, So1) der Einlass-Zellenlöcher (51), und die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (Sc1) der Einlass-Zellenlöcher (51) in dem Mittelbereich (23) kleiner ist als die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (So1) der Einlass-Zellenlöcher (51) in dem äußeren Randbereich (24), und ein erstes Verhältnis Rc in dem Mittelbereich (23) kleiner ist als ein zweites Verhältnis Ro in dem äußeren Randbereich (24), wobei das erste Verhältnis Rc ein Verhältnis der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (Sc1) der Einlass-Zellenlöcher (51) zu der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (Sc2) der Auslass-Zellenlöcher (52) in dem Mittelbereich (23) ist, und das zweite Verhältnis Ro ein Verhältnis der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (So1) der Einlass-Zellenlöcher (51) zu der Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (So2) der Auslass-Zellenlöcher (52) in dem äußeren Randbereich (24) ist, wobei dann, wenn diese entlang der axialen Richtung (Z) des Wabenstrukturkörpers (2) betrachtet werden, die Mehrzahl von Zellenlöchern (5) in einer ersten Richtung (X) und einer zweiten Richtung (Y), welche senkrecht zueinander verlaufen, in dem Mittelbereich (23) und in dem äußeren Randbereich (24) angeordnet sind, die Einlass-Zellenlöcher (51) und die Auslass-Zellenlöcher (52) abwechselnd in der ersten Richtung (X) und in der zweiten Richtung (Y) angeordnet sind, und eine Dicke der Mehrzahl von Zellwänden (4) in dem Mittelbereich (23) dicker ist als eine Dicke der Mehrzahl von Zellwänden (4) in dem äußeren Randbereich (24).
  2. Abgasreinigungsfilter (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Zellenlöchern mit einem konstanten Zellenabstand in dem Mittelbereich (23) und in dem äußeren Randbereich (24) in dem Wabenstrukturkörper (2) angeordnet ist.
  3. Abgasreinigungsfilter (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (Sc2) der Auslass-Zellenlöcher (52) in dem Mittelbereich (23) nicht weniger beträgt als die Gasströmungskanal-Querschnittsfläche (So2) der Auslass-Zellenlöcher (52) in dem äußeren Randbereich (24).
  4. Abgasreinigungsfilter (1) gemäß Anspruch 3, wobei dann, wenn diese entlang der axialen Richtung (Z) des Wabenstrukturkörpers (2) betrachtet werden, jedes der Auslass-Zellenlöcher (52) eine achteckige Form aufweist und jedes der Einlass-Zellenlöcher (51) eine quadratische Form aufweist.
  5. Abgasreinigungsfilter (1) gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei dann, wenn diese entlang der axialen Richtung (Z) des Wabenstrukturkörpers (2) betrachtet werden, eine Grenzlinie zwischen dem Mittelbereich (23) und dem äußeren Randbereich (24) eine achteckige Form aufweist.
  6. Abgasreinigungsfilter (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Zellwänden (4) in dem Mittelbereich (23) eine Dicke innerhalb eines Bereichs von 0,15 bis 0,35 mm aufweist und jede der Mehrzahl von Zellwänden (4) in dem äußeren Randbereich (24) eine Dicke innerhalb eines Bereichs von 0,10 bis 0,30 mm aufweist.
  7. Abgasreinigungsfilter (1) gemäß Anspruch 2, wobei die Mehrzahl von Zellenlöchern mit dem konstanten Zellenabstand innerhalb eines Bereichs von 1,14 bis 2,54 mm in dem Mittelbereich (23) und in dem äußeren Randbereich (24) in dem Wabenstrukturkörper (2) angeordnet sind.
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